劉新成 盧永金 崔 冬

（上海市水利工程設計研究院 上海 200061）

南匯東灘位于長江口南槽南側邊灘，是長江口攔門沙河段高含沙量區(qū)域之一，也是上海陸域不斷淤漲的岸段，其獨特的區(qū)位優(yōu)勢和土地開發(fā)利用價值，一直是長江口灘涂資源研究［1－5］和開發(fā)利用的重點區(qū)域，自上世紀九十年代浦東國際機場的圈圍至海港新城的開發(fā)，至今已累計圈圍123.3km2，新建海堤56km，如圖1及表1所示。

圖1 南匯東灘已圈圍工程位置示意圖

表1 近15年南匯東灘圈圍造地一覽表

在南匯東灘上一輪開發(fā)建設后，本區(qū)域新一輪的開發(fā)利用面臨著新的形勢和要求。

本文旨在需求分析的基礎上，提出既能兼顧水土資源等多功能需求，又能盡快推進整體開發(fā)進程的總體布局及實施方式，在此基礎上進一步對總體布局的河勢影響進行預測研究，以供統(tǒng)籌考慮本區(qū)域水土資源綜合開發(fā)利用與保護作參考。

本研究范圍自浦東國際機場外側自南匯匯角，總面積約200km2，如圖2。

1 需求分析

土地資源是上海最緊缺的自然資源，《上海市灘涂資源開發(fā)利用與保護“十一五”規(guī)劃》［6］明確，“十一五”期間規(guī)劃促淤278km2和圈圍142km2，以作為土地占補的重要基礎。但至2009年底，上海在長江口中央沙、青草沙、橫沙東灘、崇明北沿和杭州灣奉賢南灘等區(qū)域共實施促淤180km2，圈圍113km2（其中圈圍成陸53km2），離規(guī)劃目標仍有一定差距，因此為基本形成與上海經濟社會相協(xié)調的灘涂資源開發(fā)利用與保護框架，仍需在有關區(qū)域加大促淤圈圍的力度，加快項目的實施進程。而南匯東灘是自然淤漲、可發(fā)利用條件最好的區(qū)域，因此在此區(qū)域進行促淤圈圍造地非常必要。本區(qū)的促淤圈圍在近期可滿足浦東國際機場東擴的建設用地之需，還可作為臨港新城遠期的備用地。

另外，初步研究［7］表明位于本區(qū)域中部的沒冒沙水域有淡水資源開發(fā)利用的條件，但該水域水質和鹽度的連續(xù)實測資料系列還較短，區(qū)域附近有關污水排放口對水源地的影響還需深入評估。在沒有最終定論前，仍需將沒冒沙水域作為上海市備用水源地進行控制，同時為同步觀測創(chuàng)造條件。

因此，新一輪南匯東灘水土資源開發(fā)總體布局與以往本區(qū)域開發(fā)利用布局在功能需求上的不同點在于，本次規(guī)劃既要兼顧土地資源的利用，又要考慮淡水資源開發(fā)；既要盡快推動促淤造地的實施進程，又要兼顧后期水源地建設的可能。

2 總體布局

本次總體布局的難點在于位于研究區(qū)域中部的沒冒沙水域的功能定位，如何將其作為可能的水源地加以規(guī)劃控制，同時又不影響上下游促淤圈圍工程的實施。分析現有條件可知，沒冒沙水域最終目標現階段難以明確，能否成水庫及其合理成庫規(guī)模都受研究周期等多種因素制約，但為了不影響整個區(qū)域項目的推進實施進程，可兼顧后期成陸或成庫的雙重可能性，在不產生廢棄工程的前提下，考慮到其他區(qū)域造地對泥沙的大量需求，沒冒沙水域區(qū)可先促淤進行攔蓄泥沙，待后期研究結論明確時，若圍區(qū)最終可全部或部分變?yōu)樗畮鞄靺^(qū)，則可疏浚庫區(qū)的淤積土方，用于緩解大規(guī)模圈圍成陸土源短缺的矛盾；若圍區(qū)最終成為圈圍成陸區(qū)，先期進行的促淤工程又可大大降低后期的圈圍成陸成本，具有顯著的經濟性。即按“挖淤成庫、填土成陸”的方式，則“進可成庫、退則成陸”。按上述實施方式，沒冒沙水域可定位為圈水區(qū)，在后期可根據需要實現其功能轉換；同時圍區(qū)初步成形，還可利用自然實體進行1∶1原型試驗研究，滿足水源地觀測深化研究的需要。

沒冒沙水域以北區(qū)域，是浦東國際機場外側灘地。為了適應上海航空快速發(fā)展的需求，浦東國際機場總體規(guī)劃進行了修編，對原規(guī)劃四條跑道進行了功能分類和分組，重新調整了跑道長度，同時新增加第五條跑道，第五條跑道的建設需要建設用地，因此北部圈圍區(qū)宜作為機場備用地。

沒冒沙水域以南區(qū)域，是臨港新城外側灘地。考慮到臨港新城近期無進一步外擴用地的需要和臨水景觀及生態(tài)與濕地需求，此區(qū)域近期可定位為促淤圈圍和濕地培育保護區(qū)。

圖2 南匯東灘功能分區(qū)圖

因此，本區(qū)域按功能從北向南可分為三個功能區(qū)：一為浦東國際機場擴展用地圈圍區(qū)，位于浦東機場外側，江鎮(zhèn)河出口以南，薛家泓港以北；二為沒冒沙圈水區(qū)，位于薛家泓港以南、大治河出口以北區(qū)域；三為促淤圈圍和濕地培育保護區(qū)，位于大治河出口以南，南匯匯角以北區(qū)域。如圖2所示。

按此布局，既考慮了水源地保護與研究的需要，又不影響相關促淤圈圍工程的盡快實施；同時在不產生較大廢棄工程的前提下，將大治河延伸段以北的區(qū)域都作為圈水區(qū)，既有利于不同功能區(qū)的分隔，又減少協(xié)調和銜接的矛盾，也給后期水庫庫容的調整留有余地。

3 平面方案河勢影響論證

在功能分區(qū)的基礎上，在進一步研究區(qū)域地形地貌、潮流波浪泥沙特性、工程地質等建設條件基礎上，總體堤線平面布置基本沿－2～－3m線布置，在東南堤角局近－3.5m處與南側堤以小圓弧連接，同時在規(guī)劃北橫河口和現狀大治河口預留排水口門，如圖3所示。這樣主順堤與南槽水道主流向基本平行，同時也符合長江口南側岸線向外推展、杭州灣北岸岸線向北推進的演變趨勢。

圖3 南匯東灘圈圍總體堤線布置

在平面方案基礎上，本文通過潮流數學模型研究平面方案對周邊重要水域流場流態(tài)的改變，并結合河相關系的估算，綜合預測總體布局對河勢的影響。

3.1 水動力模擬分析

采用 MIKE21Flow Model模型［8］建立如圖4范圍定床條件下考慮徑流和潮流作用的水動力模型，經實測資料率定［9］后進行方案模擬計算。限于篇幅，本文僅列出模型范圍及工程周邊區(qū)域率定的部分成果，如圖4～圖6所示。

在率定后的流場基礎上，主要從南北槽分流比、臨近重要要涉水區(qū)流速流態(tài)的變化進行了研究，主要為：

圖4 模擬范圍及測流點位圖

圖5 部分站位水位過程對比圖

圖6 部分站位的流速流向過程對比圖

（1）南北槽分流比。為研究總體方案對南北槽的影響，表2列出了工程實施后南北槽落潮分流比的變化情況。從中可知，在不考慮其它因素造成河床調整的條件下，方案實施后南槽落潮分流比略有0.2%的降低，北槽落潮分流比相應略有增加。因此總體方案的實施對南北槽的落潮分流比影響較小，略增加了北槽的落潮分流比。

表2 總體方案實施前后南北槽落潮分流比變化

（2）南槽和北槽主泓流速。南槽航道（NC1～NC11測點）與北槽深水航道（BC1～BC9測點）采樣分析的計算結果如表3（工程前后流速采樣測點位置如圖7所示，下同）?？傮w方案實施后，南槽航道漲落急流速有所變化，變化幅度一般在0～0.2m／s之間。受南槽納潮量有所降低影響，南槽進口段及上游流速有所降低，但工程岸線外側的南槽受斷面束窄影響，主泓流速都有所增加，有利于南槽航道發(fā)展。

對于北槽深水航道，總體方案實施后落急流速變化較小，變幅一般不超過1%；漲急流速有增有減，變率一般在0～6%之間，變幅一般在0～0.05m／s之間?？梢?，工程的實施對北槽深水航道無明顯不利影響。

表3 南槽、北槽及九段沙區(qū)域采樣測點工程前后極值流速變化率表

（3）九段沙南沿流速。九段沙（JDS1～JDS5測點）采樣分析的計算結果如表3。總體方案實施后九段沙南沿漲急流速有增有減，最大變率約15%；落急流速略有增加，最大增幅為4%，有可能會給九段沙南沿帶來一定程度的沖刷。但總體而言，工程后漲落急流速變化幅度一般不超過0.1m／s。

（4）杭州灣北沿流速。杭州灣北沿（HZW1～HZW4測點）采樣分析的計算結果如表4?？傮w方案實施后，杭州灣北岸東側近工程段局部漲落急流速有所增加，最大增幅為6%左右，流速最大增加了0.09m／s，但增加幅度由東向西逐漸減弱，這主要是工程后長江口杭州灣在匯角的漲潮分流點及落潮匯流點東移，引起杭州灣北岸東側近工程段局部漲落急流速有所增加。

表4 杭州灣北沿、東海大橋及洋山附近工程前后極值流速變化率

（5）東海大橋沿線及洋山附近。東海大橋沿線（DHDQ1～DHDQ4測點）與洋山附近（YSG1～YSG3）采樣分析的計算結果如表4。可以看出，總體方案實施后東海大橋沿線漲落急流速變化規(guī)律與杭州灣北岸類似，漲落急流速均略有增加，增幅在0.01～0.08m／s之間，變率一般在5%以內?？梢姽こ虒|海大橋沿線水流影響不大，不會對東海大橋橋墩沖淤產生明顯影響。

洋山港附近水域流速略有降低，但降幅不大，僅為0～0.03m／s，變率為1%～2%，不會對洋山港區(qū)的流場流態(tài)帶來不利影響。

3.2 河相關系預測

表5 南槽斷面在本規(guī)劃布局實施前后的寬深比統(tǒng)計表

攔門沙河段河槽形態(tài)一個顯著特征是寬深比過大，治理措施之一就是通過工程措施束狹河槽，調整寬深比，增加水深，長江口北槽深水航道工程即是一例。李九發(fā)等［10］通過收集南、北槽自1980－2004期間在深水航道治理工程前后的資料研究表明，北槽中段斷面（位置見圖3中B－B＇斷面）治理工程前以 表示的寬深比在19～27之間，而在治理工程后其值在17～21之間，有所減小，穩(wěn)定性有所增強。而南槽中段斷面的比值基本在41～57，攔門沙水道的河相關系很明顯。因此長期以來南槽航道一直未進行有效治理，水深也相對較淺。

而本規(guī)劃布局的實施，將有力束狹南槽南側邊界，將廣闊的水下淺灘固定，河槽本身河相關系也將改變，寬深比進一步減小。如表5中所示，在南槽取兩斷面 （斷面位置見圖3），以現狀地形和規(guī)劃布局 （暫不考慮工程后斷面進一步的刷深）統(tǒng)計其在圈圍前后的寬深比可知，圈圍前南槽中下段寬深比在25～36之間，圈圍工程實施后寬深比可降至17～23之間，因此本圈圍布局的實施有利于南槽向成形河槽轉化，提升河槽的穩(wěn)定性。

4 結論與說明

（1）為滿足南匯東灘水土資源開發(fā)與保護的需要，自浦東機場外側至南匯匯角區(qū)域，按功能從北向南可分為浦東國際機場擴展用地圈圍區(qū)、沒冒沙圈水區(qū)和促淤圈圍及濕地培育保護區(qū)，此布局具有多功能開發(fā)與保護的效應。

（2）沒冒沙圈水區(qū)按先促淤攔沙的方式實施圈水，其后既可挖淤成庫，也可填土成陸，可達到進可成庫、退則成陸功能轉化的目的。同時還大大推動了區(qū)域整體項目的建設進程，不因水源地的繼續(xù)深化研究而延緩區(qū)域灘涂資源的開發(fā)進程。

（3）徑流和潮流水動力場模擬及河相關系預測表明，總體規(guī)劃布局順應長江口南槽的河勢、灘勢演變趨勢，工程對臨近區(qū)域的河勢及重大工程無明顯不利影響，還有利于南槽向成形河槽轉化，提高南槽的穩(wěn)定性，總體布局合理。

1 向衛(wèi)華，李九發(fā)，徐海根等 .上海市南匯南灘近期演變特征分析 ［J］.華東師范大學學報 （自然科學版），2003，（3）：49－55

2 陳沈良，張國安，谷國傳.長江口南匯邊灘的演變及其沉積動力機制 ［J］.長江流域資源與環(huán)境，2003，（4）：1－4

3 戴志軍，陳吉余，程和琴等 .南匯邊灘的沉積特征和沉積物輸運趨勢 ［J］.長江流域資源與環(huán)境，2005，14（6）：735－739

4 時連強，李九發(fā)，應銘等 .長江口沒冒沙演變過程及其對水庫工程的響應 ［J］.長江流域資源與環(huán)境，2006，15（4）：458－464

5 李九發(fā)，戴志軍 ，劉新成等 .長江河口南匯嘴潮灘圈圍工程前后水沙運動和沖淤演變研究 ［J］.泥沙研究，2010，6（3）：31－37

6 上海市水務局 .上海市灘涂資源開發(fā)利用與保護 “十一五”規(guī)劃，2006

7 上海實業(yè)集團 .南匯嘴控制工程和沒冒沙水庫規(guī)劃研究［R］.2005.12

8 DHI.MIKE FLOOD User Manual［M］.Copenhagen，Denmark：MIKE by DHI，2007

9 上海市水利工程設計研究院 .南匯東灘水土資源綜合開發(fā)利用與保護研究 ［R］.2008

10 李九發(fā)等 .南匯嘴控制工程對河勢影響分析 ［R］.華東師范大學河口海岸科學研究院.2007